一种植入式柔性神经微电极梳及其制备方法和植入方法技术

本发明专利技术提供了一种植入式柔性神经微电极梳及其制备方法和植入方法，所述柔性神经微电极梳主要由柔性衬底层、柔性绝缘层和设置于柔性衬底层和柔性绝缘层之间的金属连接线层组成；柔性神经微电极梳包括依次连接的梳齿状结构、网格结构、实心结构和焊盘；梳齿状结构上设有电极位点；焊盘上设有焊接点；金属连接线层由金属连接线组成，金属连接线连接电极位点和焊接点；电极位点和焊接点表面没有柔性绝缘层。本发明专利技术制备的柔性神经微电极梳具有线到网到面的渐变式结构，提高了形变过程中的力学稳定性。该植入式柔性神经微电极梳的力学性能与脑组织相匹配，植入面积小，不会引起大脑的炎症反应，可对脑电信号进行多点、长期稳定跟踪测量。

Implant type flexible nerve microelectrode comb, preparation method and implantation method thereof

The present invention provides an implantable flexible neural microelectrode comb and preparation method thereof and method of implantation, the flexible neural microelectrode comb is mainly composed of flexible substrate layer, flexible insulating layer and is arranged on the flexible substrate layer and a flexible insulating layer between the metal wire layer; flexible neural microelectrode comb comprises a comb shaped the structure, grid structure, solid structure and pad; comb structure is arranged on the electrode pad is arranged on the site; welding; metal wire layer is composed of metal connecting wire, metal connector and welding electrode sites; electrode sites and welding points on the surface of the insulating layer is not flexible. The flexible nerve microelectrode comb made by the invention has a cable to wire to surface gradient structure, thereby improving the mechanical stability in the deformation process. The mechanical properties of the implanted flexible micro microelectrode comb are matched with the brain tissue, and the implanted area is small, and the inflammatory reaction of the brain can not be caused, and the electroencephalogram signal can be tracked stably and stably for a plurality of points and for a long time.

【技术实现步骤摘要】
一种植入式柔性神经微电极梳及其制备方法和植入方法
本专利技术属于神经生物材料与微电子科学
，涉及一种柔性神经微电极梳及其制备方法和植入方法，尤其涉及一种植入式柔性神经微电极梳及其制备方法和植入方法。
技术介绍
神经微电极是连接神经组织与外部设备的关键部件，在神经系统疾病辅助治疗及认知行为方面具有广泛的应用前景。神经微电极的好坏直接决定了神经活动记录系统或神经功能重建系统可达到的极限性能，一个理想的植入式神经电极需要满足以下几个特点：尽可能小的植入损伤、有效的记录和刺激、良好的生物相容性和长期的稳定性等。目前，应用最广的植入式神经微电极为硅基刚性神经微电极，刚性神经微电极的机械性能与大脑不匹配，易在大脑中发生微移动，引起大脑的炎症反应，并且胶质细胞易包附在刚性神经电极的周围，引起电极的失效。对比刚性神经微电极，柔性微电极则可与脑神经细胞紧密的包附在一起，并可随大脑发生移动，降低炎症反应。因此，发展柔性的、可与大脑力学性能相匹配的可植入式柔性神经微电极是现今需要解决的问题。柔性微电极由于机械强度与大脑相匹配，但是由于刚度不够，不易植入大脑的内部，因此需要研究针对超薄柔性神经电极植入大脑深部的方法。另一方面，如何减小神经电极的植入面积，减小植入过程对脑组织的损伤，同时提供多个电极检测位点，是亟需解决的问题。
技术实现思路
针对上述现有技术中的问题，本专利技术提供了一种植入式柔性神经微电极梳及其制备方法和植入方法。本专利技术采用良好生物相容性的柔性材料作为衬底和绝缘层，制备了前端为梳齿状结构，中间为网格结构和实心结构，后端为具有焊接点的焊盘的柔性神经微电极梳。前端梳齿状结构上有用于脑神经检测的电极位点，线、网和面的结构提高了柔性电极在形变过程中的力学稳定性。该植入式神经微电极梳在液体的表面张力作用下，会自动卷曲为针状结构，从而大大减小在脑组织中的植入面积。该植入式柔性神经微电极梳的力学性能与脑组织匹配，可实现对脑电信号进行多点、长效稳定跟踪测量。为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：第一方面，本专利技术提供了一种植入式柔性神经微电极梳，所述植入式柔性神经微电极梳主要由柔性衬底层、柔性绝缘层和设置于柔性衬底层和柔性绝缘层之间的金属连接线层组成。所述植入式柔性神经微电极梳包括依次连接的梳齿状结构、网格结构、实心结构和焊盘；所述梳齿状结构上设有电极位点；所述焊盘上设有焊接点。所述金属连接线层由金属连接线组成，金属连接线连接电极位点和焊接点。所述电极位点和焊接点表面没有柔性绝缘层，而金属连接线表面则覆有柔性绝缘层。本专利技术中，所述柔性衬底层、柔性绝缘层和设置于柔性衬底层和柔性绝缘层之间的金属连接线层形成一个包夹式的三明治结构。本专利技术所述植入式柔性神经微电极梳具有独特的线-网-面结构，形成了针状到平面的过渡结构，其梳齿状结构在水中会漂浮在水面上；置于空气中，在毛细作用下会形成针状，经固化后有利于神经微电极梳的植入；其网格结构在卷曲作用力下会卷成滚筒或半滚筒状，植入后可与大脑进行良好的贴合。以下作为本专利技术优选的技术方案，但不作为本专利技术提供的技术方案的限制，通过以下技术方案，可以更好的达到和实现本专利技术的技术目的和有益效果。作为本专利技术优选的技术方案，所述柔性衬底层与金属连接线层之间设有粘附层。优选地，所述粘附层所用材料为铬。优选地，所述粘附层的厚度为1nm～100nm，例如1nm、5nm、10nm、20nm、30nm、40nm、50nm、60nm、70nm、80nm、90nm或100nm等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用，优选为5nm。优选地，所述柔性衬底层所用材料为SU-8光刻胶、聚对二甲苯或聚酰亚胺中任意一种或至少两种的组合，所述组合典型但非限制性实例有：SU-8光刻胶和聚对二甲苯的组合，聚对二甲苯和聚酰亚胺的组合，SU-8光刻胶、聚对二甲苯和聚酰亚胺的组合等。优选地，所述柔性衬底层的厚度为1μm～20μm，例如1μm、2μm、3μm、4μm、5μm、10μm、13μm、15μm、17μm或20μm等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用，优选为5μm。优选地，所述柔性绝缘层所用材料为SU-8光刻胶、聚对二甲苯或聚酰亚胺中任意一种或至少两种的组合，所述组合典型但非限制性实例有：SU-8光刻胶和聚对二甲苯的组合，聚对二甲苯和聚酰亚胺的组合，SU-8光刻胶、聚对二甲苯和聚酰亚胺的组合等。优选地，所述柔性绝缘层的厚度为1μm～20μm，例如1μm、2μm、3μm、4μm、5μm、10μm、13μm、15μm、17μm或20μm等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用，优选为5μm。本专利技术中，所述柔性衬底层和柔性绝缘层均采用具有良好生物相容性和机械弹性的柔性材料。优选地，所述金属连接线层中金属连接线的材料为金、铂或铱中任意一种或至少两种的组合，所述组合典型但非限制性实例有：金和铂的组合，铂和铱的组合，金、铂和铱的组合等。所述金属连接线所用材料并不限于金、铂或铱，其他可达到相同传导性能的金属同样适用于本专利技术。优选地，所述金属连接线层的厚度为10nm～1000nm，例如10nm、50nm、100nm、300nm、500nm、800nm或1000nm等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用，优选为100nm。优选地，所述金属连接线层中金属连接线的线宽为1μm～50μm，例如1μm、5μm、10μm、20μm、30μm、40μm或50μm等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用，优选为10μm。作为本专利技术优选的技术方案，所述梳齿状结构的梳齿个数为1个～1000个，例如1个、10个、50个、100个、300个、500个、700个或1000个等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用，优选为16个。优选地，所述梳齿状结构的每一个梳齿上设有电极位点。优选地，所述梳齿状结构上电极位点的个数为1个～1000个，例如1个、10个、50个、100个、300个、500个、700个或1000个等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用，优选为16个。本专利技术中，所述电极位点用于神经电信号刺激或记录，这些电极位点组成了电极阵列，每列上有一个或多个神经电极位点，整齐排布或间隔分散在衬底的梳状前端(如图3(a)和图3(b)所示)。优选地，所述电极位点包括电极衬底和位于电极衬底中心处的电极。优选地，所述电极衬底为圆形，其直径为1μm～200μm，例如1μm、10μm、30μm、50μm、100μm、130μm、150μm、170μm或200μm等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用，优选为40μm。优选地，所述电极为圆形，其直径为1μm～100μm，例如1μm、5μm、10μm、30μm、50μm、70μm或100μm等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用，优选为20μm。作为本专利技术优选的技术方案，所述植入式柔性神经微电极梳中梳齿状结构、网格结构和实心结构的整体长度为1mm～5cm，例如1mm、5mm、1cm、2cm、3cm、4cm本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种植入式柔性神经微电极梳，其特征在于，所述植入式柔性神经微电极梳主要由柔性衬底层(1)、柔性绝缘层(2)和设置于柔性衬底层(1)和柔性绝缘层(2)之间的金属连接线层(3)组成；所述植入式柔性神经微电极梳包括依次连接的梳齿状结构(4)、网格结构(5)、实心结构(6)和焊盘(7)；所述梳齿状结构(4)上设有电极位点(8)；所述焊盘(7)上设有焊接点；所述金属连接线层(3)由金属连接线组成，金属连接线连接电极位点和焊接点；所述电极位点和焊接点表面没有柔性绝缘层(2)。

【技术特征摘要】
1.一种植入式柔性神经微电极梳，其特征在于，所述植入式柔性神经微电极梳主要由柔性衬底层(1)、柔性绝缘层(2)和设置于柔性衬底层(1)和柔性绝缘层(2)之间的金属连接线层(3)组成；所述植入式柔性神经微电极梳包括依次连接的梳齿状结构(4)、网格结构(5)、实心结构(6)和焊盘(7)；所述梳齿状结构(4)上设有电极位点(8)；所述焊盘(7)上设有焊接点；所述金属连接线层(3)由金属连接线组成，金属连接线连接电极位点和焊接点；所述电极位点和焊接点表面没有柔性绝缘层(2)。2.根据权利要求1所述的植入式柔性神经微电极梳，其特征在于，所述柔性衬底层(1)与金属连接线层(3)之间设有粘附层；优选地，所述粘附层所用材料为铬；优选地，所述粘附层的厚度为1nm～100nm，优选为5nm；优选地，所述柔性衬底层(1)所用材料为SU-8光刻胶、聚对二甲苯或聚酰亚胺中任意一种或至少两种的组合；优选地，所述柔性衬底层(1)的厚度为1μm～20μm，优选为5μm；优选地，所述柔性绝缘层(2)所用材料为SU-8光刻胶、聚对二甲苯或聚酰亚胺中任意一种或至少两种的组合；优选地，所述柔性绝缘层(2)的厚度为1μm～20μm，优选为5μm；优选地，所述金属连接线层(3)中金属连接线的材料为金、铂或铱中任意一种或至少两种的组合；优选地，所述金属连接线层(3)的厚度为10nm～1000nm，优选为100nm；优选地，所述金属连接线层(3)中金属连接线的线宽为1μm～50μm，优选为10μm。3.根据权利要求1或2所述的植入式柔性神经微电极梳，其特征在于，所述梳齿状结构(4)的梳齿个数为1个～1000个，优选为16个；优选地，所述梳齿状结构(4)的每一个梳齿上设有电极位点(8)；优选地，所述梳齿状结构(4)上电极位点的个数为1～1000个，优选为16个；优选地，所述电极位点(8)包括电极衬底和位于电极衬底中心处的电极；优选地，所述电极衬底为圆形，其直径为1μm～200μm，优选为40μm；优选地，所述电极为圆形，其直径为1μm～100μm，优选为20μm。4.根据权利要求1-3任一项所述的植入式柔性神经微电极梳，其特征在于，所述植入式柔性神经微电极梳中梳齿状结构(4)、网格结构(5)和实心结构(6)的整体长度为1mm～5cm，优选为1cm或2cm；优选地，所述梳齿状结构(4)的长度为1mm～5cm，优选为1mm、3mm或5mm；优选地，所述梳齿状结构(4)中梳齿的宽度为1μm～200μm，优选为20μm；优选地，所述实心结构(6)的长度为1mm～1cm，宽度为1mm～5cm；优选地，所述网格结构(5)随梳齿状结构(1)的变化而变化；优选地，所述网格结构(5)中纵向支撑条的宽度为1μm～100μm，优选为50μm；优选地，所述焊盘(7)的尺寸为(0.1～4)mm×(0.1～4)mm；优选地，所述焊盘(7)上焊接点的大小为(100～2000)μm×(100～2000)μm，优选为400μm×400μm。5.根据权利要求1-4任一项所述的植入式柔性神经微电极梳，其特征在于，所述网格结构(5)为纵向渐变式网格结构、横向渐变式网格结构、均匀网格结构或纵向偏离角度为45度的网格结构中任意一种或至少两种结构的组合；优选地，所述纵向渐变式网格结构包括横向网格条和纵向支撑条，所述纵向支撑条之间的距离依次递增；优选地，所述纵向渐变式网格结构包括横向网格条和纵向支撑条，所述纵向支撑条之间的距离向梳齿状结构(4)一侧依次递增；优选地，所述纵向支撑条之间的距离以1μm～100μm的距离依次递增，优选为10μm；优选地，所述横向渐变式网格结构包括横向网格条和纵向支撑条，所述横向网格条的宽度从实心结构(6)向梳齿状结构(4)逐渐递减；优选地，所述横向渐变式网格结构包括横向网格条和纵向支撑条，所述横向网格条的宽度逐渐递减至1μm～200μm，优选为10μm或30μm；优选地，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：方英，王晋芬，杜明德，管寿梁，蔚文静，
申请(专利权)人：国家纳米科学中心，
类型：发明
国别省市：北京,11